RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。根据病毒核酸的极性,将RNA病毒分为二组:病毒RNA的碱基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用,附着到宿主细胞核糖体上,翻译出病毒蛋白。从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA,并注入适宜的细胞时证明有感染性;病毒RNA碱基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA的RNA多聚酶,可催化合成互补链,成为病毒mRNA,翻译病毒蛋白。从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA,因提取过程损坏了这种酶,从而无感染性。
二、两种常见的复制方式
1.正链RNA病毒的复制
以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型(Replicative form)”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,称“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能:(1)为进一步合成复制型起模板作用;(2)继续起mRNA作用;(3)构成感染性病毒RNA。
2.负链RNA病毒的复制
流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
三、其他几种复制方式
1.含双链RNA的病毒(例如呼肠孤病毒):以(-)RNA为模板合成(+)RNA,以(+)RNA为模板合成(-)RNA和蛋白,组装病毒颗粒。
2.逆转录病毒(例如白血病毒):由RNA反转录为DNA,以DNA为模板合成RNA,翻译蛋白质。
3.RNA的自我复制
进一步的研究还发现一些RNA病毒如R17、f2、MS2等,可以以RNA为模板直接复制新的RNA。这些病毒都属于最简单的类型。例如,MS2的RNA只含有大约350个核苷酸,仅编码三种蛋白质:外壳蛋白,附着蛋白(attachmentprotein,其功能主要是使病毒能附着于寄主细胞并进入其内部)、RNA复制酶(RNAreplicase)的一个亚基(该亚基与寄主细胞的三种蛋白质共同形成RNA复制酶,可以使病毒RNA进行自我复制)。
【精品】简述病毒复制的基本过程。26
为什么病毒必须在活的敏感细胞内才能生长繁殖?
答:因为:1病毒本身没有合成蛋白质的场所一核糖体,故必须借助宿主细胞的核糖体合成蛋白质;2由于病毒缺乏完整而又必须的酶,故必须借助细胞的某些酶才能复制;3只有敏感细胞上才有病毒的受体,病毒与受体结合后才能进入细胞内生长繁殖。
简述病毒复制的基本过程。
答:病毒复制的基本过程为:1吸附,即病毒颗粒与细胞膜的受体发生相互作用后病毒颗粒特异性地吸附于宿主细胞表面;2穿入,病毒吸附于宿主细胞膜后以各种不同的方式进入细胞,此即穿入;3脱壳,病毒在宿主细胞内脱去核壳,病毒核酸随后进入细胞的一定部位;4病毒大分子的生物合成,病毒基因组进入宿主细胞后,一方面表达与合成病毒复制过程中所必需的结构蛋白和非结构蛋白,另一方面进行复制合成子代病毒核酸;5装配与释放,病毒核酸与壳体蛋白合成完毕后,在细胞核内或胞浆内装配成熟为病毒颗粒(核衣壳),此即子代病毒体,然后子代病毒体以不同方式从感染细胞中释放到细胞外环境。
简述病毒鉴定的基本原则。
答:鉴定病毒的基本原则包括:根据病毒的生物学特性如病毒的形态、大小与结构等加以鉴定;根据病毒的宿主范围及受染宿主的症状加以鉴定;根据病毒的理化性质如核酸的类型及其对理化因素的抵抗能力等加以鉴定:根据病毒的血清学反应加以鉴定。
流感病毒的快速诊断方法有哪几种?
答:(1)免疫方法检测标本中抗原如IFA、EIA及放射免疫技术均可检测培养物及标本中的抗原。(2)分子杂交检测病毒RNA。(3)RT-PCR检测培养物及标本中流感病毒RNA,并能进行病毒分型及分亚型。(4)免疫电镜技术。
目前最常用的培养病毒的方法是细胞培养。根据细胞来源和性状的不同可分为三类:
(1)原代细胞:新鲜组织经胰酶消化后形成单细胞,加入培养液后37?培养,数日可贴壁长成单层细胞,即为原代细胞培养。原代细胞经胰酶消化后再传一次即为次代细胞培养。原代细胞培养可用于多种病毒分离和疫苗的制备。但其来源不易是限制其应用的主要原因。
(2)二倍体细胞:是目前最常用的细胞,该细胞可以在体外连续40,50代仍保持23对染色体的特点,故广泛用于病毒的分离和疫苗的制备。
(3)传代细胞:是体外可以无限传代的细胞,来源于肿瘤细胞或细胞株传代过程中发生的变异株。传代细胞可用于病毒的分离、鉴定和研究,但不能用于疫苗的生产。
流感病毒的分离:可采用鸡胚羊膜腔或尿囊腔培养,因其具有血凝素,可收集鸡胚羊水或尿囊液作血凝试验判定病毒是否生长;若阳性可通过血凝抑制试验来鉴定其型别。
抗原漂移:甲型流感病毒亚型内经常发生的抗原结构小变异称为抗原漂移。抗原漂移可引起流感的中、小型流行。抗原转变:甲型流感病毒的血凝素或神经氨酸酶的抗原性发生大变异,形成了新的亚型,称为抗原转变。抗原转变可导致流感的大流行。
为什么流感病毒容易发生变异,
流感病毒抗原性变异的频率快,其变异主要以两种方式进行:抗原漂移和抗原转变。抗原漂移可引起ha和(或)na的次要抗原变化,而抗原转变可引起ha和(或)na的主要抗原变化。单一位点突变就能改变表面蛋白的结构,因此也改变了它的抗原或免疫学特性,导致产生抗原性的变异体。而当细胞感染两种不同的流感病毒粒子时,病毒的8个基因组片段可以随机互相交换,发生基因重排。通过基因重排有可能产生高致病性毒株。基因重排只发生于同类病毒之间,它不同于基因重组。
从病原学角度解释发生口蹄疫后难以控制的原因。
本病是由口蹄疫病毒引起偶蹄兽的一种急性、热性、高度接触性传染病。特征是口腔黏膜、蹄部和乳房部皮肤发生水疱和烂斑。病原体有以下特点:
a.有七个主型 A、O、C、南非1、2、3型,亚洲1型,60多个亚型,并不断发现新性的亚型。 b.各型间抗原性不同不能交互免疫,各型之间相互免疫力差,防制困难。
c.各型之间引起的临床症状完全相同。
d.各亚型容易变异,一旦发生一个亚型可能重点暴发又暴发一个新亚型。
e.该病毒毒力大,1g水疱液和皮肤可感染108个病毒
病毒:是由蛋白质和核酸组成的生命形态,寄生于动物、植物或细菌的细胞中,只能在宿主细胞内才能复制的微生物。 复制(replication):病毒感染敏感的宿主细胞后,病毒核酸进入细胞,通过自我复制和表达产生子代病毒核酸和子代病毒蛋白质,然后由这些新合成的病毒组分装配成子代病毒体,并通过一定的方式释放到细胞外,病毒的这种特殊繁殖方式称为复制。
指一条特殊折叠的多肽链,例如分子量为35kDa的脊髓灰质炎病毒VP1蛋白,口蹄疫病蛋白亚单位(Protein subunit):
毒 VP3蛋白。
结构单位(structure unit)(蛋白质亚基或原体protomer):由一种或一种以上不同蛋白亚单位聚合而成的病毒组件。 壳粒(capsomer)(形态单位morphological unit):一定数目的结构单位以特殊方式聚集形成的在电镜下可见的结构。壳粒通常由5个或6个原体聚集形成,分别称作五聚体和六聚体。
衣壳(capsid):在病毒的结构组成中,包围着病毒核酸及其结合蛋白的蛋白质鞘,由许多原体以次级键结合形成,具有保护病毒核酸的作用,同时也是病毒核酸由一个宿主细胞转移到另一个宿主细胞的工具。
侵染性:指将从病毒颗粒或病毒感染的细胞中抽提分离的病毒核酸导入敏感宿主细胞后,能够产生完整病毒体的现象。 粘性末端(sticky ends):某些线性双链核酸分子延伸出的5,或3,单链末端。
末端冗余(terminal redundancy)(末端重复):基因组核酸分子两端存在的相同核苷酸序列,在单链和双链DNA或RNA病毒中均可能存在。
倒转末端重复序列(倒转重复序列)(inserted repeats):病毒基因组中核酸分子的每条单链DNA的两端所具有的自身互补的序列。
重叠基因(overlapping genes):某些病毒基因组的特定序列能够以二个或三个不同的框架阅读,产生2种或3种有不同氨基酸序列的蛋白质。
结构蛋白(Structural protein): 指构成一个完整的、形态成熟的病毒颗粒所必需的蛋白质,包括壳体蛋白、包膜蛋白和存在于病毒体中的酶。
非结构蛋白(non-structural protein ):指由病毒基因组编码的,但并不结合于病毒颗粒中的蛋白质。 吸附:病毒与细胞表面特异性受体发生碰撞,病毒附着于细胞受体而引起的病毒感染的第一阶段。 侵入:病毒不可逆地吸附于细胞受体后,病毒以核酸或核衣壳或病毒颗粒等形式进入细胞的过程。 细胞内吞:许多有囊膜或无囊膜的动物病毒的侵入方式。细胞膜先将病毒粒子包裹,再经膜内陷形成吞噬泡,吞噬泡与细胞器(溶酶体等)发生膜融合而释放出病毒粒子。
膜融合:病毒囊膜与细胞膜的融合过程,在除去囊膜的同时,将核衣壳导入到细胞内。是有囊膜病毒的主要侵入方式。 直接侵入:许多无囊膜病毒通过病毒吸附蛋白与细胞受体结合后,细胞膜的流动性引起病毒衣壳蛋白的重排和构型变化,加之细胞膜上可能存在的水解酶的作用,从而导致病毒核酸进入细胞质中,侵入与脱壳同时完成。 半保留型复制:病毒基因组的DNA双链解链成两条单链,并以每条单链为模板合成互补的新链,结果产生由一条新生链和一条亲代链构成的子代dsDNA。
全保留型复制:指母代双链在复制子链过程中,一方面产生子链,一方面母链又重新结合,结果在产生的两个子代中,一个仍是母代原来的双链。
吸附蛋白:病毒表面能识别特异细胞受体的结构蛋白。
病毒(细胞)受体:位于细胞表面能够被病毒吸附蛋白特异性识别的结构,多为糖蛋白。
潜伏期(latent period):病毒体吸附于宿主细胞(病毒体在培养基中消失)到受染细胞释放出子代病毒体(培养基中重新出现病毒体)所需的最短时间。
隐蔽期(eclipse period):自感染性的病毒在细胞内消失到细胞内出现新的感染性的病毒之间的时间。不同病毒的隐蔽期长短不一,如痘病毒10h,脊髓灰质炎病毒2,4h。
病毒的非增值性感染(流产感染):病毒在感染细胞内合成了某些甚至全部的病毒成分,但不能产生完整的具有感染性的子代病毒粒子的现象。
允许细胞(permissive cells):病毒能在其中完成复制循环的细胞。
非允许细胞(non-permissive cells):病毒不能在其中完成复制循环的细胞。
缺损病毒:基因组中一个或多个复制必需基因缺失或失活的病毒。
干扰缺损病毒:在病毒感染时产生的一类亚基因组缺失突变体。因失去了亲代病毒基因组中的复制必需片段,所以不能单独进行复制,而必需在其同型的完全病毒(标准病毒)的辅助下,由完全病毒提供DI颗粒已丧失的、但又为复制所必需的基因功能才能复制。
标准病毒(standard virus,SV):与DI颗粒相关的完全病毒。
感染复数(multiplicity of infection):平均每个细胞感染病毒的数量。
卫星病毒:存在于自然界中的一种绝对的缺损病毒,必须依赖辅助病毒才能复制,但其基因组与辅助病毒的基因组无任何同源性。
假病毒体(伪装性缺损病毒):指具有病毒衣壳及完整外表,但衣壳内的病毒核酸被细胞源性的核酸完全所取代的缺损病毒。主要见于多瘤病毒和噬菌体。
type virus):在病毒混合感染时,一种病毒的基因组被装配在另一种病毒编码的衣壳或囊膜里而形成假型病毒(pseudo-
的病毒粒子。
条件性缺损病毒:在一定条件下能增殖,但在其它条件下不能增殖的缺损病毒。
病毒的拯救:使处于流产感染中的病毒完成复制周期并产生感染性病毒粒子的过程或方法。
协同培养:将潜伏感染某种病毒的非允许细胞(病毒基因性细胞virogenic cell)与该病毒的允许细胞(指示细胞indictor cell)混合培养,使潜伏病毒被拯救。
协同感染:将在细胞内不能正常复制的病毒与相应的辅助病毒混合培养。
原代细胞:应用胰酶等分散剂将动物组织消化成单个细胞悬液,适当洗涤以后,加入营养液,使其贴附于玻璃瓶壁上,并生长增殖。
传代细胞(异倍体细胞):由于遗传突变或者在理化学物质和致瘤病毒的作用下,组织培养细胞中出现的恶性变细胞(癌变细胞)。这种病变细胞具有很高的增殖势能,而且几乎可以无限地传代。
继代细胞:将已长成单层的原代细胞消化分散成单个细胞再进行培养获得的细胞。
整合性感染(细胞转化):某些DNA病毒以及逆转录病毒感染细胞后,病毒核酸整合于细胞染色体中,形成原病毒
,并随细胞分裂分配到子代细胞中,称为整合感染。 (Provirus)
包涵(含)体:病毒感染细胞后,在细胞核内或细胞质内复制过程中,剩余的复制中间体及核衣壳成分等积聚而成的斑块状结构,光学显微镜下为可见的异常染色区域。
细胞融合:两个或两个以上细胞之间膜结合后出现多核细胞的现象。
合胞体:细胞融合产生的同一细胞质内含有数个细胞核的融合细胞。
合胞体病毒:能够引起细胞融合的病毒。副粘病毒、疱疹病毒、痘苗病毒、禽传染性支气管炎病毒、逆转录病毒科的维斯纳病毒等
外源性融合(fusion from without):即从外部融合,病毒以高感染复数感染时,由病毒表面具有细胞融合活性的糖蛋白,引起未受病毒感染细胞之间的融合。
内源性融合 (fusion from within):即从内部融合,是感染性病毒在其复制循环晚期,病毒复制产生的有细胞融合活性的糖蛋白插入受染细胞的细胞质膜,受染细胞从而获得了融合细胞的能力,结果导致受染细胞之间或受染细胞与未受感染细胞之间发生融合。
单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb):由来自单个细胞的杂交瘤细胞系分泌的针对同一抗原决定簇的抗体。 接触性抑制:正常细胞与相邻细胞接触时 细胞运动停止,细胞分裂也被抑制的现象。
细胞凋亡:是机体在生理条件下受刺激后,经过多种途径
的信号传导导致细胞产生一系列形态和生物化学方面的改变而
引起的细胞自我消亡的过程。
机体的病毒感染:感染性的病毒侵入敏感的宿主机体后,以繁殖形式或以非繁殖形式与机体相互作用所产生的各种现象的总和。
病毒的致病性:是病毒“种”的特征,是病毒长期进化过程中形成的引起机体感染的潜在能力。 毒力:是病毒“株”的特征,同一种病毒的不同毒株其致病性有很大差异,致病性的强弱就是毒力。 持续性感染:指病毒感染机体后,病毒在机体内持续存在,达数月或数年甚至终生,但不一定持续增殖或持续引起症状。 慢性感染:病毒在机体内持续增殖,可不断排出体外,常不引起临床症状,但在机体免疫功能低下时发病,症状长期存在。
潜伏感染:在急性或隐性感染之后,病毒潜伏存在于一定的组织细胞中,在某些条件下,病毒在宿主细胞体内重新增殖和扩散,再次出现与初次感染症状极为相似或截然不同的急性发作,而且以后还会反复发生。 慢病毒感染(长程感染):指潜伏期长,发病呈慢性进行性且最后转归于死亡的一种病毒感染。 中和抗体:具有吸附穿入作用的病毒表面抗原所诱生的抗体,与病毒结合后可消除其感染能力。 细胞因子(Cytokine)是免疫细胞受抗原或丝裂原刺激后产生的非抗体、非补体的具有激素样活性的蛋白质分子。 干扰素:由具有正常生物功能的细胞在适宜诱生剂作用下产生的一组具有多种生物学功能(抗病毒、抗肿瘤、免疫调节、维持细胞自身稳定)的糖蛋白。
沉默突变:即同义突变,突变虽然替换了碱基,但氨基酸顺序未变,保持野生型的功能。
自发突变:病毒在无任何已知的诱变剂存在的条件下所发生的突变。
诱发突变:是利用不同的物理或化学诱变剂处理野生型病毒群体所引起的病毒突变。
误意突变:改变的AA处于结构上的重要位置,从而使多肽的正常功能丧失。
无义突变(nonsense mutation):碱基替换使编码氨基酸的密码子突变为终止密码子,mRNA在翻译时提前终止,形成的肽链不完全,一般没有活性。
移框突变:缺失和插入常导致移码突变(frameshift mutations),结果产生截短的或异常的多肽链。 缺失突变:DNA或RNA序列上缺失一个或多个碱基。
株:指同一病毒的不同野生型。
型:利用补体结合反应、沉淀反应、红细胞凝集抑制反应以及中和试验等血清学方法所确定的病毒的血清型。 突变体:指有明确的突变而不同于野生型,并且通常是在实验室产生的病毒。
变异株(变种):指表型不同于野生型,但变异产生的基因型依据还不清楚的病毒。
条件致死突变株:在实验者所规定的某些条件下不能繁殖,但在允许条件下能够繁殖,而相应的野生型在这两种条件下都能繁殖。
病毒蚀斑(空斑):指病毒在已长成的单层细胞上形成的局限性病灶。同种病毒在相同条件下通常产生性状一致的蚀斑或空斑。
基因重组:由于两个或两个以上的病毒颗粒共同感染同一细胞时所发生的遗传物质的交换。
交叉复活:一株活性病毒与另一株相关但具有不同遗传标记的灭活病毒复合感染细胞,由于重组产生具有灭活病毒某些遗传标记的活性病毒重组体,这类病毒复活现象称为交叉复活,又称为标记拯救。
多数感染复活现象(复感染复活):是当基因型相同的多个灭活病毒颗粒感染同一细胞时,由于灭活病毒之间发生重组,产生有感染性的重组体子代病毒(流感病毒、呼肠孤病毒、狂犬病毒、脊髓灰质炎病毒和痘病毒等)。 表型混合:因病毒混合感染而产生一种具有来自于两种亲代病毒的表型特征( 壳体或囊膜 ),但只具有其中一种病毒基因组的子代病毒的现象。
互补作用:两种病毒混合感染时,由于一种病毒为另一种提供了其必需的但又不能自己合成的基因产物,而促进了其增殖或者两种病毒互为提供对方所必需的基因产物,使双方的增殖有所促进。
干扰作用:两种病毒混合感染时,一种病毒的繁殖被另一种病毒所抑制的现象。
同源干扰:在同源的病毒感染时,一种病毒在感染时间或感染复数上占优势从而对另一种病毒所造成的干扰,称为同源干扰。可发生于病毒的吸附、侵入和分子合成阶段,其中以后者最为普遍。
异源干扰:当不同种属,甚至不同科的病毒感染同一细胞时所引起的干扰。异源干扰可发生于病毒感染的不同阶段,其干扰的机制在不同的系统中有所不同。
核酸探针:经过放射性物质或非放射性物质(地高辛、生物素)标记的已知序列的特异性核苷酸片段。 减毒活疫苗:是通过不同的方法手段,使病毒的毒力,即致病性减弱或丧失,疫苗由完整的病毒组成 灭活疫苗又称死苗:是由完整病毒组成,即用灭活剂处理活的病毒,使其致病性丧失或减弱,但是仍然保持病毒的全部或部分免疫原性。
亚单位疫苗 :利用天然病毒的某些成分制成的亚单位疫苗。
基因缺失活疫苗(gene deleted live vaccine):就是使用基因工程技术去除和毒力有关基因或基因片段获得的缺失突变毒株制成的疫苗。
病毒样颗粒(virus like particle, VLP):仅表达病毒的部分结构蛋白就可以在细胞内装配成病毒样颗粒,但不含有病毒的遗传物质。
核酸疫苗:指直接将编码有外源蛋白质基因和表达调控序列的DNA或RNA作为疫苗免疫动物,外源的DNA或RNA进入机体的细胞以后,利用宿主的转录和翻译系统,合成外源蛋白质作为抗原,刺激机体产生特异性的免疫应答反应。 4. 简述病毒病的实验室诊断方法。(1)病料的采集、保存和运送 (2)包涵体检查 (3)病毒的分离培养 (4)动物接种试验 (5)病毒的血清学试验 (6)分子生物学方法鉴定病毒
病毒的复制
生物合成
DNA病毒和RNA病毒在复制的生化方面有区别,但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳,然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需6~8小时。
(一)双股DNA病毒的复制
多数DNA病毒为双股DNA。
双股DNA病毒,如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下,从病毒DNA上转录病毒mRNA,然后转移到胞浆核糖体上,指导合成蛋白质。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶,它可在胞浆中转录mRNA。mRNA有二种:早期m RNA,主要合成复制病毒DNA所需的酶,如依赖DNA的DNA聚合酶,脱氧胸腺嘧啶激酶等,称为早期蛋白;晚期mRNA ,在病毒DNA复制之后出现,主要指导合成病毒的结构蛋白,称为晚期蛋白。
子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板,按核酸半保留形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。
(二)单股RNA病毒的复制
RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。根据病毒核酸的极性,将RNA病毒分为二组:病毒RNA的碱基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用,附着到宿主细胞核糖体上,翻译出病毒蛋白。从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA,并注入适宜的细胞时证明有感染性;病毒RNA碱基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。
负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA的RNA多聚酶,可催化合成互补链,成为病毒mRNA,翻译病毒蛋白。从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA,因提取过程损坏了这种酶,从而无感染性。
1.正链RNA病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型(Replicative form)”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能:(1)为进一步合成复制型起模板作用;(2)继续起mRNA作用;(3)构成感染性病毒RNA。
2.负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
(三)逆转录病毒的复制
逆转录病毒(Retrovirus)又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ,病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶(逆转录酶)和 tRNA。其复制过程分二个阶段:第一阶段,病毒核时进入胞浆后,以RNA为模板,在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下,合成负链DNA(即RNA:DNA),正链RNA被降解,进而以负链
DNA为模板形成双股DNA(即DNA:DNA),转入细胞核内,整合成宿主DNA中,成为前病毒。第二阶段,前病毒DNA转录出病毒mRNA,翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒RNA,在胞浆内装配,以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。
HIV病毒的复制
HIV病毒的复制
HIV的复制周期主要由以下五个环节构成:
1、感染。病毒外膜上的糖蛋白gp120识别宿主细胞的CD4受体,吸附于宿主细胞。病毒外膜与细胞膜融合,病毒粒子的遗传物质RNA进入胞浆。
2、逆转录。在逆转录酶RT作用下,单链RNA生成RNA.DNA 杂交链,继而脱下RNA,保留DNA单链,再以DNA负链为模板合成DNA双链。
3、整合。病毒双链 DN A 进入细胞核,整合于宿主细胞染色体的 DNA链中形成前病毒基因,随后潜伏。
以上1、2、3环节为 HIV复制周期的第一期。以下第4、5环节是HIV复制第周期的第二期。
4、转录。在宿主细胞核中,细胞酶系在病毒长末端重复顺序(LTR)指导下将前病毒DNA大量转录成mRNA。后者在宿主内翻译成结构蛋白,调节蛋白和成熟蛋白。病毒RN A与蛋白组成病毒核心。
5、包装。病毒蛋白gag,pol和env前体多肽分裂与病毒RNA结合组成完整病毒粒子。成熟的子代病毒以芽生方式穿透T4细胞释放出来,获得类脂质膜 , 再感染其它T4细胞。
逆转录过程需要逆转录酶(RT),RNA和DNA依赖的DNA聚合酶与RnaseH的相互配合,后者降解RNA-DNA杂合分子中的RNA.。在病毒DNA与宿主RNA整合的时候,需要整合酶的作用,,病毒双链DNA基因组整合入细胞染色体中形成前病毒。当前病毒活化进行转录时,需要RNA聚合酶的催化,使病毒DNA转录形成RNA.
目前为止抗HIV药物分为以下几类:
1、抗逆转录酶病毒药:包括核苷类药、非核苷类药、蛋白酶抑制药、侵入抑制药、整合酶抑制药
2、免疫调节药物:干扰素、白细胞介素2和丙种球蛋白等,都具有抗病毒、抗细菌感染和增强免疫调节的作用。
抗机会性感染药:
单股RNA病毒的复制
单股RNA病毒的复制
RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。根据病毒核酸的极性,将RNA病毒分为二组,病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用,附着到宿主细胞核糖体上,翻译出病毒蛋白。从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA,并注入适宜的细胞时证明有感染性,病毒RNA硷基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA的RNA多聚酶,可催化合成互补链,成为病毒mRNA,翻译病毒蛋白。从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA,因提取过程损坏了这种酶,从而无感染性。
1,正链RNA病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型,Replicative form,”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,秒“复制中间体(Replicative
intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能,,1,为进一步合成复制型起模板作用,,2,继续起mRNA作用,,3,构成感染性病毒RNA。
2,负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病
毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
RNA病毒的复制途径
DNA病毒在其基因组复制和表达过程中利用许多的宿主蛋白质。RNA病毒的复制则面临一个特殊的问题,即未受侵染的宿主细胞没有按照RNA模板的指令合成RNA的酶。因此,RNA病毒必须含有合成这类酶的遗传信息。在RNA病毒中果然先后发现了RNA指导的RNA聚合酶(也叫做RNA复制酶)或RNA指导的DNA聚合酶(也叫做反转录酶)。已知RNA病毒有4种复制和转录途径,若依照惯例把mRNA规定为(+)RNA,其互补链为(—)RNA,根据病毒 RNA和其mRNA的关系,D(Baltimore于70年代初将RNA病毒分为4类。1类病毒为正链RNA病毒如脊髓灰质炎病毒和Qβ噬菌体;它们先合成(—)RNA,再以之作为合成(+)RNA的模板。2类病毒是负链RNA病毒,如狂犬病病毒和疱疹性口炎病毒;其病毒(一)RNA是(+)mRNA合成的模板。3类病毒是双连RNA病毒,如呼肠孤病毒;其病毒(?)RNA指寻(+)mRNA的不对称合成。 4类病毒是逆转录病毒,如Rous肉瘤病毒;这类病毒最特殊,它们通过一个DNA中间物表达病毒(+)RNA的遗传信息。这个DNA中间物是(+)RNA合成的模板。因此,逆转录病毒
的信息流是从RNA到DNA,再返回RNA。
RNA的复制
病毒RNA进入宿主细胞后,还可进行复制,即在RNA指导的RNA聚合酶催化进行RNA合成反应。
RNA复制酶催化的合成反应是以RNA为模板,由5′向3′方向进行RNA链的合成。RNA复制酶缺乏校对功能的内切酶活性,因此RNA复制的错误率较高,RNA复制酶只是特异地对病毒的RNA起作用,而宿主细胞的RNA一般并不进行复制。
病毒 RNA复制的几种方式
( 1)含正链RNA(+)的病毒(例如,噬菌体Q):(+)RNA充当mRNA,合成蛋白
(+)RNA为模板,复制,合成(-)RNA,再以(-)RNA为模板合成(+)RNA组装成病毒颗粒。
)含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病):由(-)RNA合成(+)RNA,再由(+)RNA ( 2
合成蛋白质、(-)RNA,组装成病毒。
( 3)含双链RNA的病毒(例如呼肠孤病毒):以(-)RNA为模板合成(+)RNA,以(+)RNA为模板合成(-)RNA和蛋白,组装病毒颗粒。
)逆转录病毒(例如白血病毒):由RNA反转录为DNA,以DNA为模板合成 ( 4
RNA,翻译蛋白质。
病毒的增殖
1.病毒的复制周期 1.病毒的复制周期
从病毒进入细胞开始,经基因组复制到子代病毒的释出,称为一个复制周期。
(1)吸附:
?病毒受体:由宿主基因组所编码、控制和表达的一组能参与病毒结合、相互
作用,便于病毒感染宿主细胞、位于细胞膜表面的蛋白质组分。 ?病毒吸附蛋白:病毒体表面能与细胞受体结合的蛋白质。
病毒受体的分布与病毒对宿主动物的感染范围有关。
有的受体可在多种不同种属的动物细胞上存在。
在同一感染动物中,存在着各种不同类型的病毒受体。
如果没有受体,也没有与受体有关的病毒附着系 统,就不可能发生感
染,或感染效能大大降低。
病毒受体是影响病毒宿主特异性和组织嗜性的主要决定因素。
对病毒受体的研究及对病毒-受体结合方式的研究对于抗病毒药物
的筛选有重要的指导意义。
如: 流感病毒的表面结构---神经氨酸酶与呼吸道上皮细胞表面的半乳糖-N-
乙酰神经氨酸结合。
gp120与淋巴细胞表面的CD4分子结合。 人类免疫缺陷病毒的表面结构---
(2)穿入(penetration): (2)穿入(penetration):
病毒吸附在易感细胞表面上后,可通过多种方式进入细胞内。
吞饮---裸露的病毒; 如:痘类病毒
融合---包膜病毒; 如:流感病毒
直接进入---微小病毒;如:呼肠孤病毒
穿入过程中需一定的温度(25~37?)及能量供应(细胞中的ATP分解,释放能量)。
(3)脱壳 (uncoating): (3)脱壳 (uncoating):
进入易感细胞的病毒体必须脱去衣壳,才能使病毒基因组发挥 作用。 不同病毒脱壳的方式各异:
?外壳留在宿主细胞外,如:噬菌体。
? 在宿主细胞溶酶体酶的作用下,衣壳蛋白溶解. 如:脊髓灰质炎病毒。
? 在宿主细胞溶酶体酶及病毒特有的脱壳酶的双重作用下,衣壳蛋白才能
完全溶解.如:痘病毒。
? 螺旋对称型病毒无需脱去衣壳亦可进行核酸转录。 如:流感病毒 (4) 生物合成 (biosynthesis): (4) 生物合成 (biosynthesis):
病毒基因组一旦释放到细胞中,就开始 病毒的生物合成。
生物合成一般分两个阶段:
晚期合成 早期合成 ;
? 早期合成:
,抑制宿主细胞的代谢。病毒基因编码转录、翻译抑制细胞代谢的蛋白质;病毒
激活细胞内隐伏的对细胞自身代谢抑制的成分。
, 转录早期mRNA,翻译合成早期蛋白(病毒进行生物合成所需要的酶)
?晚期合成:
,病毒子代核酸的复制
, 病毒基因组转录、翻译
, 产生病毒结构蛋白。
由于病毒基因组的类型不同,故其病毒基因的转录、蛋白质合成的方式也不同。
双股DNA病毒的复制----多数DNA病毒为双股DNA。
双股DNA病毒,如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下,
从病毒DNA上转录病毒mRNA,然后转移到胞浆核糖体上,指导合成蛋白质。
A. 病毒基因的mRNA转录(早期转录): 病毒本身含有RNA聚合酶,可在
胞浆中转录
mRNA。mRNA有二种:早期m RNA,主要合成复制病毒DNA所需的酶及调控
蛋白等,如依赖DNA的DNA聚合酶,脱氧胸腺嘧啶激酶等,称为早期蛋白; B. 病毒核酸复制:子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板,按核酸半保留
形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。
C. 晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 --- 衣壳蛋白, 包膜蛋白
晚期mRNA,在病毒DNA复制之后出现,主要指导合成病毒的结构蛋白,称为晚期蛋白。
单股RNA病毒的复制----RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。
又可分为:
病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。 病毒RNA硷基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。
逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ,病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶(逆转录酶)和 tRNA。
A.正链RNA病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型(Replicative form)”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,称“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能:(1)为进一步合成复制型起模板作用;(2)继续起mRNA作用;(3)构成感染性病毒RNA。
B. 负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。
C.逆转录病毒(Retrovirus)复制过程 分二个阶段:第一阶段,病毒核时进入胞浆后,以RNA为模板,在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下,合成负链DNA(即RNA:DNA),正链RNA被降解,进而以负链DNA为模板形成双股DNA(即DNA:DNA),转入细胞核内,整合成宿主DNA中,成为前病毒。第二阶段,前病毒DNA转录出病毒mRNA,翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒RNA,在胞浆内装配,以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。
(5)组装、成熟和释放(assemble maturation and release) (5)组装、成熟和释放(assemble maturation and release)
组装---将生物合成的蛋白和核酸装配成子代核衣壳的过程 。
病毒种类不同,其装配的部位、方式不同。
DNA病毒的核衣壳在核内装配;
RNA 病毒的核衣壳在胞质内装配
释放---组装完毕的病毒颗粒,以不同方式从宿主细胞中释放出去。
, 细胞裂解,病毒释放-----裸露的病毒
, 病毒出芽,游离于细胞外---包膜病毒
某些病毒基因组复制完成后,并不进行组装,而是将其核酸(DNA)整合到宿主染色体中,随宿主染色体一起复制,引起宿主细胞功能的改变。多见于一些引起肿瘤的病毒。
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